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JPH09266666A - Step-up circuit and control circuit thereof - Google Patents

Step-up circuit and control circuit thereof

Info

Publication number
JPH09266666A
JPH09266666A JP8074852A JP7485296A JPH09266666A JP H09266666 A JPH09266666 A JP H09266666A JP 8074852 A JP8074852 A JP 8074852A JP 7485296 A JP7485296 A JP 7485296A JP H09266666 A JPH09266666 A JP H09266666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
circuit
switching transistor
turned
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8074852A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yamazaki
浩一 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP8074852A priority Critical patent/JPH09266666A/en
Priority to US08/824,440 priority patent/US5789905A/en
Publication of JPH09266666A publication Critical patent/JPH09266666A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease the number of parts of a step-up circuit, and to improve the efficiency of a power supply. SOLUTION: This step-up circuit has a control circuit 400 for switching and a conversion circuit 500 for voltage. The control circuit is constituted by a push-pull manner of a constant-current on type transistor Tr1 and a differential pulse on type Tr2. The conversion circuit 500 is composed of a N-P-N type switching transistor Tr3, a coil L1, a diode D1 and an electrolytic capacitor C2. When the on period of the switching transistor Tr3 is represented by Tn and an off period by Tf, output voltage reaches Vcc(Tn+Tf)/Tf. Since the constant-current on type transistor Tr1 is placed at a section nearer to a power supply than the differential pulse on type transistor, the switching transistor Tr3 can be driven directly, and the P-N-P transistor is unnecessitated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、昇圧回路とその
制御回路に関する。この発明はとくに、NPN型のスイ
ッチングトランジスタがオンのときにインダクタンス素
子にエネルギーを蓄え、オフのときにこのエネルギーを
入力電圧に重畳して出力側に取り出す昇圧回路とその制
御回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a booster circuit and its control circuit. The present invention particularly relates to a booster circuit that stores energy in an inductance element when an NPN type switching transistor is on, and superimposes this energy on an input voltage to take out the energy to an output side when it is off, and a control circuit therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器用のスイッチング電源の沿革か
らいえば、昇圧回路よりも降圧回路のほうが先に広く用
いられるようになった。例えば、LCDパネル用にいっ
たん生成された12V等の電圧を降圧し、一般のIC用
の5Vを生成するDC/DCコンバータはその例であ
る。
2. Description of the Related Art From the history of switching power supplies for electronic devices, a step-down circuit has been widely used before a step-up circuit. For example, a DC / DC converter that steps down a voltage such as 12V once generated for an LCD panel and generates 5V for a general IC is an example.

【0003】図4はこうした従来の降圧回路の構成例を
示す図である。この構成はおおまかに、スイッチング動
作を制御する制御回路100と、実際に電圧変換を行う
変換回路200に分類される。制御回路100はトラン
ジスタTr21、トランジスタTr22、コンデンサC
10を含む。一方、変換回路200は、PNP型のスイ
ッチングトランジスタTr24、ダイオードD10、コ
イルL10、電解コンデンサC20からなる。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of such a conventional step-down circuit. This configuration is roughly classified into a control circuit 100 that controls switching operation and a conversion circuit 200 that actually performs voltage conversion. The control circuit 100 includes a transistor Tr21, a transistor Tr22, and a capacitor C.
10 inclusive. On the other hand, the conversion circuit 200 includes a PNP type switching transistor Tr24, a diode D10, a coil L10, and an electrolytic capacitor C20.

【0004】制御回路100のトランジスタTr21
は、コンデンサC10の右端に現れる微分パルスによっ
て瞬間的にオンする(以下このトランジスタを「微分パ
ルスオン型トランジスタ」ともいう)。一方、トランジ
スタTr22は、図示しない定電流回路の一部を構成
し、オンしたときには定電流を流す(以下、「定電流オ
ン型トランジスタ」ともいう)。トランジスタTr21
は、スイッチングトランジスタTr24をオンさせるべ
きときにオンし、逆にトランジスタTr22は、オフさ
せるべきときにオンする。従って、トランジスタTr2
1とTr22はプッシュプル回路を構成する。スイッチ
ングトランジスタTr24のオンオフ指示は、制御回路
100に入力される図示しないスイッチング指示信号
(以下単に「指示信号」という)によってなされる。
Transistor Tr21 of control circuit 100
Is momentarily turned on by a differential pulse appearing at the right end of the capacitor C10 (hereinafter, this transistor is also referred to as "differential pulse-on type transistor"). On the other hand, the transistor Tr22 constitutes a part of a constant current circuit (not shown), and when turned on, supplies a constant current (hereinafter, also referred to as “constant current on-type transistor”). Transistor Tr21
Turns on when the switching transistor Tr24 should be turned on, and conversely turns on the transistor Tr22 when it should be turned off. Therefore, the transistor Tr2
1 and Tr22 form a push-pull circuit. The on / off instruction of the switching transistor Tr24 is given by a switching instruction signal (not shown) (hereinafter simply referred to as “instruction signal”) input to the control circuit 100.

【0005】変換回路200は、電源電圧Vccをスイ
ッチングトランジスタTr24のオンオフ期間の割合に
従って降圧し、降圧後の電圧VoutがダイオードD1
0の負極に現れる。ここで、スイッチングトランジスタ
Tr24のオン期間をTon、オフ期間をToffとす
れば、VccとVoutは以下の関係にある。
The conversion circuit 200 steps down the power supply voltage Vcc according to the ratio of the on / off period of the switching transistor Tr24, and the stepped down voltage Vout is the diode D1.
Appears at 0 negative electrode. Here, if the ON period of the switching transistor Tr24 is Ton and the OFF period is Toff, Vcc and Vout have the following relationship.

【0006】 Vout=Vcc・Ton/(Toff+Ton) (式1) なお、スイッチングトランジスタにPNP型トランジス
タを使用するのは、Vccに対するVoutの電圧降下
がトランジスタの飽和電圧以内におさまるためである。
仮にNPN型を使えば、電圧降下はVBEと大きくなり、
電源効率が落ちる。また、スイッチングトランジスタT
r24をオンさせるために定電流オン型トランジスタT
r22を用いるのは、スイッチングトランジスタTr2
4に流れる電流を一定にすることにより、安定的な降圧
動作を保証するためである。一方、微分パルスオン型ト
ランジスタTr21を用いるのは、スイッチングトラン
ジスタTr24がオフするまでの所要時間を短縮するた
めである。これは、トランジスタが非飽和領域を通過す
る時間を短縮し、電源の効率を高めるためである。ま
た、微分パルスオン型トランジスタは自身のオン期間が
短いため、電力消費が最小限に留まる点も有利である。
以上が降圧回路の一例である。
Vout = Vcc · Ton / (Toff + Ton) (Formula 1) A PNP transistor is used as the switching transistor because the voltage drop of Vout with respect to Vcc is within the saturation voltage of the transistor.
If the NPN type is used, the voltage drop will increase to V BE ,
Power efficiency drops. In addition, the switching transistor T
constant current on-type transistor T for turning on r24
The switching transistor Tr2 uses r22.
This is to ensure a stable step-down operation by making the current flowing through 4 constant. On the other hand, the reason why the differential pulse-on transistor Tr21 is used is to shorten the time required until the switching transistor Tr24 is turned off. This is to reduce the time taken for the transistor to pass through the non-saturation region and increase the efficiency of the power supply. Further, since the differential pulse-on type transistor has a short on-state period, it is advantageous in that power consumption is kept to a minimum.
The above is an example of the step-down circuit.

【0007】しかしながら、ここ数年、パーソナル機器
の小型化、携帯化に伴い、一次電源として電池を使用す
る機器が増えている。こうした機器では、例えば一次側
の電源が3Vしかないにも拘らず、負荷回路に5V駆動
のICが存在するような場合がある。このため、昇圧回
路に対する要望が広がっている。
However, in recent years, along with the miniaturization and portability of personal devices, the number of devices using a battery as a primary power source has increased. In such a device, for example, there is a case where an IC of 5V drive exists in the load circuit although the primary side power supply is only 3V. Therefore, the demand for the booster circuit is expanding.

【0008】図5は従来の昇圧回路の構成例を示す図で
ある。この構成は既存の図4の降圧回路にならうもので
あり、制御回路100は同じである。変換回路300
も、構成部材とその配置は図4の変換回路200に近
く、以下の点で異なる。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a conventional booster circuit. This configuration follows the existing step-down circuit in FIG. 4, and the control circuit 100 is the same. Conversion circuit 300
However, the constituent members and the arrangement thereof are close to those of the conversion circuit 200 of FIG.

【0009】1.変換回路300では、スイッチングト
ランジスタがNPN型のトランジスタTr23であり、
これがオンの間、コイルL11にエネルギーが蓄積され
る。これがオフすると、蓄積されたエネルギーが電源電
圧Vccに重畳し、Vccよりも高い電圧がダイオード
D11の負極に現れる。式1で用いたTon、Toff
により、VccとVoutは以下の関係となる。
1. In the conversion circuit 300, the switching transistor is the NPN type transistor Tr23,
While this is on, energy is stored in coil L11. When this is turned off, the stored energy is superimposed on the power supply voltage Vcc, and a voltage higher than Vcc appears at the negative electrode of the diode D11. Ton and Toff used in Equation 1
Therefore, Vcc and Vout have the following relationship.

【0010】 Vout=Vcc・(Ton+Toff)/Toff (式2) 2.図4のトランジスタTr24は図5にも存在する
が、このトランジスタはスイッチングトランジスタTr
23を動作させるためのインバータの役割をしている。
また、トランジスタTr23のベース電圧を確定するた
めに、抵抗R10が設けられている。
Vout = Vcc · (Ton + Toff) / Toff (Equation 2) 2. The transistor Tr24 in FIG. 4 is also present in FIG. 5, but this transistor is a switching transistor Tr24.
It plays the role of an inverter for operating 23.
A resistor R10 is provided to determine the base voltage of the transistor Tr23.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上、図5の構成によ
って昇圧動作が可能となる。その一方で、電子機器の電
池動作時間をさらに延ばしたいという要望は相変わらず
強い。本発明はこの要望に答えるためになされたもので
あり、その目的は、降圧回路をもとに昇圧回路を設計す
るという従来の開発とは異なる観点から、新たな昇圧回
路とその制御回路を提供することにある。
As described above, the boosting operation can be performed by the configuration of FIG. On the other hand, there is still a strong demand for further extending the battery operating time of electronic devices. The present invention has been made in order to meet this demand, and an object thereof is to provide a new booster circuit and its control circuit from a viewpoint different from the conventional development of designing a booster circuit based on a step-down circuit. To do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)この目的のために本発明の昇圧回路の制御回路
は、NPN型のスイッチングトランジスタがオンのとき
にインダクタンス素子にエネルギーを蓄え、オフのとき
にこのエネルギーを入力電圧に重畳して出力側に取り出
す昇圧回路を制御する回路であって、スイッチングトラ
ンジスタのオン、オフを指示する指示信号がオンを指示
するときにのみオンして定電流を流すNPN型の第一ト
ランジスタと、前記指示信号がオフを指示するときにの
み過渡的にオンするNPN型の第二トランジスタとを含
み、第一トランジスタのエミッタを第二トランジスタの
コレクタに接続してこれらのトランジスタをこの順に電
源と接地の間に配置し、第一トランジスタのエミッタを
直接スイッチングトランジスタのベースに接続してなる
ものである。
(1) For this purpose, the control circuit of the booster circuit of the present invention stores energy in the inductance element when the NPN type switching transistor is on, superimposes this energy on the input voltage when it is off, and outputs it. A circuit for controlling the booster circuit taken out to, wherein the NPN-type first transistor that turns on a constant current only when the instruction signal for instructing the switching transistor to turn on and off instructs a constant current, and the instruction signal are A second transistor of NPN type that is turned on transiently only when instructing to turn off, the emitter of the first transistor is connected to the collector of the second transistor, and these transistors are arranged in this order between the power supply and ground. However, the emitter of the first transistor is directly connected to the base of the switching transistor.

【0013】この構成によれば、定電流オン型トランジ
スタ(第一トランジスタ)と微分パルスオン型トランジ
スタ(第二トランジスタ)が従来一般的な制御回路とは
逆になっている。従って、変換回路でインバータとして
利用されたPNP型トランジスタが不要となる。
According to this configuration, the constant current ON type transistor (first transistor) and the differential pulse ON type transistor (second transistor) are opposite to those of the conventional general control circuit. Therefore, the PNP type transistor used as an inverter in the conversion circuit is unnecessary.

【0014】この構成では、指示信号がスイッチングト
ランジスタのオンを指示するとき、第一トランジスタが
オンする。第一トランジスタのエミッタはスイッチング
トランジスタのベースに接続されているため、第一トラ
ンジスタがオンすれば、スイッチングトランジスタもオ
ンする。一方、指示信号がオフを指示するときは、第一
トランジスタがオフするとともに、第二トランジスタが
過渡的にオンする。第二トランジスタがオンすると、ス
イッチングトランジスタのベースの電荷が引き抜かれる
ため、スイッチングトランジスタが急速にオフする。こ
の結果、スイッチング動作が実現する。
With this configuration, the first transistor is turned on when the instruction signal instructs the switching transistor to be turned on. Since the emitter of the first transistor is connected to the base of the switching transistor, when the first transistor turns on, the switching transistor also turns on. On the other hand, when the instruction signal indicates off, the first transistor is turned off and the second transistor is turned on transiently. When the second transistor is turned on, the electric charge of the base of the switching transistor is extracted, so that the switching transistor is turned off rapidly. As a result, the switching operation is realized.

【0015】(2)一方、本発明の昇圧回路は、コレク
タが接地されたNPN型のスイッチングトランジスタ
と、スイッチングトランジスタのオン、オフを指示する
指示信号がオンを指示するときにのみオンして定電流を
流すNPN型の第一トランジスタと、コレクタが第一ト
ランジスタのエミッタおよびスイッチングトランジスタ
のベースに接続され、前記指示信号がオフを指示すると
きにのみ過渡的にオンするNPN型の第二トランジスタ
と、一端がスイッチングトランジスタのコレクタに接続
され、他端が電源に接続されるインダクタンス素子と、
正極がスイッチングトランジスタのコレクタに接続され
るダイオードと、一端が前記ダイオードの負極に接続さ
れ、他端が接地されるコンデンサとを含み、電源電圧を
昇圧し、これを前記ダイオードの負極にて取り出すもの
である。
(2) On the other hand, in the booster circuit of the present invention, the NPN type switching transistor whose collector is grounded and the switching transistor is turned on and turned on only when the instruction signal for instructing the on / off of the switching transistor is turned on. An NPN type first transistor that allows a current to flow, and a NPN type second transistor whose collector is connected to the emitter of the first transistor and the base of the switching transistor and which is turned on transiently only when the instruction signal indicates off. , An inductance element whose one end is connected to the collector of the switching transistor and whose other end is connected to the power supply,
Including a diode whose positive electrode is connected to the collector of a switching transistor, and a capacitor whose one end is connected to the negative electrode of the diode and whose other end is grounded, which boosts the power supply voltage and takes it out at the negative electrode of the diode Is.

【0016】この構成において、指示信号がオンを指示
したときにスイッチングトランジスタがオンし、オフを
指示したときにオフする点については、(1)同様の作
用で実現する。スイッチングトランジスタがオンしてい
るとき、インダクタンス素子にエネルギーが蓄えられ
る。スイッチングトランジスタがオフしたときは、電源
→インダクタンス素子→ダイオードの正極から負極→出
力の経路がスイッチングトランジスタと切り離されるた
め、出力側には電源電圧と蓄積されたエネルギーに起因
する電圧の和が現れる。この結果、昇圧が実現する。
In this structure, the switching transistor is turned on when the instruction signal gives an instruction to turn on, and turned off when the instruction signal gives an off instruction is realized by the same operation as (1). Energy is stored in the inductance element when the switching transistor is on. When the switching transistor is turned off, the path of the power supply → the inductance element → the positive electrode to the negative electrode of the diode → the output is disconnected from the switching transistor, so that the sum of the power supply voltage and the voltage due to the stored energy appears on the output side. As a result, boosting is realized.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を説明す
る。図5に示す従来の昇圧回路は、図4に示す降圧回路
をもとに設計されていた。図4に示す降圧回路では、電
圧降下の問題から、スイッチングトランジスタとしてP
NPトランジスタを採用した。これがそのまま図5の昇
圧回路に残ったものである。しかしながら本実施形態で
は、このPNPトランジスタが図5においてもはや電圧
降下の問題になる個所にない点に注目し、別の回路構成
をとることにより、このPNPトランジスタを削除す
る。以下、本実施形態を適宜図面を参照しながら説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described. The conventional booster circuit shown in FIG. 5 is designed based on the step-down circuit shown in FIG. In the step-down circuit shown in FIG. 4, due to the problem of voltage drop, P is used as a switching transistor.
Adopted NP transistor. This remains as it is in the booster circuit of FIG. However, in the present embodiment, attention is paid to the fact that the PNP transistor is no longer a problem of voltage drop in FIG. 5, and the PNP transistor is eliminated by adopting another circuit configuration. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings as appropriate.

【0018】図1は本実施形態に係る昇圧回路の構成図
である。この回路も大別して制御回路400と変換回路
500からなる。制御回路400は図5同様、定電流オ
ン型トランジスタと微分パルスオン型トランジスタから
構成されるが、これらの位置関係が逆になっている。す
なわち、電源に近い側に定電流オン型トランジスタであ
る第一のトランジスタTr1と、接地に近い側に微分パ
ルスオン型トランジスタである第二のトランジスタTr
2が設けられ、トランジスタTr2のベースに微分波形
を作るためのコンデンサC1が置かれている。これらの
トランジスタとしては、設計仕様を満たす程度に動作速
度が速く、かつ飽和電圧の低いものを選ぶ。また、コン
デンサC1の容量オーダは、例えば1000pFなどで
ある。
FIG. 1 is a block diagram of a booster circuit according to this embodiment. This circuit is also roughly divided into a control circuit 400 and a conversion circuit 500. The control circuit 400 is composed of a constant current on-type transistor and a differential pulse on-type transistor as in FIG. 5, but their positional relationship is reversed. That is, the first transistor Tr1 which is a constant current on-type transistor on the side closer to the power source and the second transistor Tr1 which is a differential pulse on-type transistor on the side closer to ground.
2 is provided, and a capacitor C1 for creating a differential waveform is placed at the base of the transistor Tr2. As these transistors, those whose operating speed is high and whose saturation voltage is low enough to meet the design specifications are selected. The capacitance order of the capacitor C1 is, for example, 1000 pF.

【0019】一方、変換回路500は、図5の変換回路
300からPNPトランジスタと抵抗R10を外した形
であり、スイッチングトランジスタが制御回路100か
ら直接駆動される。すなわち変換回路500は、コレク
タが接地されたNPN型のスイッチングトランジスタT
r3と、一端がこのトランジスタのコレクタに接続さ
れ、他端が電源に接続されるインダクタンス素子である
コイルL1と、正極がスイッチングトランジスタTr3
のコレクタに接続されるダイオードD1と、一端がダイ
オードD1の負極に接続され、他端が接地される電解コ
ンデンサC2を含み、電源電圧Vccを昇圧し、これが
ダイオードD1の負極から取り出される。これらのトラ
ンジスタの動作速度、飽和電圧にも上述同様の配慮をな
す。コイルL1のインダクタンスは、流すべき電流の大
きさと、許容できる電圧リップルを考慮して決めるもの
とし、例えば100μHなどとする。電源電圧Vccは
例えば3Vであり、Voutは3V〜数十V程度であ
る。負荷回路に流れる電流が設計上1Aであれば、ダイ
オードD1の電流能力は2Aなどとする。電解コンデン
サC2は、例えば100μF程度でよい。もちろん、こ
のコンデンサは電解コンデンサに限る必要はなく、それ
と同等の容量および耐圧をもつものであればよい。
On the other hand, the conversion circuit 500 has a configuration in which the PNP transistor and the resistor R10 are removed from the conversion circuit 300 of FIG. 5, and the switching transistor is directly driven by the control circuit 100. That is, the conversion circuit 500 includes an NPN switching transistor T whose collector is grounded.
r3, a coil L1 which is an inductance element whose one end is connected to the collector of this transistor and whose other end is connected to a power source, and whose positive electrode is the switching transistor Tr3.
Includes a diode D1 connected to the collector of the diode D1 and an electrolytic capacitor C2 having one end connected to the negative electrode of the diode D1 and the other end grounded, which boosts the power supply voltage Vcc, which is taken out from the negative electrode of the diode D1. The same consideration is given to the operating speed and saturation voltage of these transistors. The inductance of the coil L1 is determined in consideration of the magnitude of the current to be passed and the allowable voltage ripple, and is, for example, 100 μH. The power supply voltage Vcc is, for example, 3V, and Vout is about 3V to several tens of volts. If the current flowing through the load circuit is 1 A by design, the current capacity of the diode D1 is 2 A or the like. The electrolytic capacitor C2 may be, for example, about 100 μF. Of course, this capacitor is not limited to an electrolytic capacitor, and any capacitor having a capacity and a withstand voltage equivalent to that may be used.

【0020】この構成では、定電流オン型トランジスタ
と微分パルスオン型トランジスタの位置を逆にしたた
め、図5のPNP型トランジスタが削除されている。ま
た、この構成に含まれるトランジスタはすべてNPN型
であるため、一般に部品サイズや動作速度の面でPNP
型に比べて有利である。
In this configuration, the positions of the constant current on-type transistor and the differential pulse on-type transistor are reversed, so that the PNP type transistor of FIG. 5 is omitted. In addition, since the transistors included in this configuration are all NPN type, PNP is generally used in terms of component size and operating speed.
It has advantages over molds.

【0021】以上の構成における動作を説明する。The operation of the above configuration will be described.

【0022】まず、図示しないスイッチング指示信号が
スイッチングトランジスタTr3のオンを指示すると
き、トランジスタTr1がオンする。これに伴い、スイ
ッチングトランジスタTr3がオンする。このとき、コ
イルL1の両端に生じる電位によってコイルL1に電流
が流れ、この電流の2乗とコイルL1のインダクタンス
に比例するエネルギーが蓄積される。
First, when a switching instruction signal (not shown) instructs the switching transistor Tr3 to turn on, the transistor Tr1 turns on. Along with this, the switching transistor Tr3 is turned on. At this time, a current flows through the coil L1 due to the potential generated at both ends of the coil L1, and energy proportional to the square of this current and the inductance of the coil L1 is accumulated.

【0023】一方、指示信号がオフを指示すると、トラ
ンジスタTr1がオフする。このとき逆にトランジスタ
Tr2が微分パルスに基づいて過渡的にオンする。この
結果、スイッチングトランジスタTr3のベースに貯ま
った電荷が急速に引き抜かれ、スイッチングトランジス
タTr3がオフする。こうして、スイッチング動作が実
現する。VoutとVccの関係は式2に示したとおり
である。
On the other hand, when the instruction signal instructs turning off, the transistor Tr1 turns off. At this time, on the contrary, the transistor Tr2 is transiently turned on based on the differential pulse. As a result, the electric charge accumulated in the base of the switching transistor Tr3 is rapidly extracted, and the switching transistor Tr3 is turned off. In this way, the switching operation is realized. The relationship between Vout and Vcc is as shown in Equation 2.

【0024】図2は、図1の昇圧回路の詳細な構成を示
す図で、定電流回路と微分パルス発生回路の構成例が描
かれている。スイッチング指示信号は同図中「CNT信
号」で示され、この信号がハイでスイッチングトランジ
スタのオン、ローでオフが指示される。定電流回路は、
カレントミラー回路を形成するトランジスタTr5〜8
とトランジスタTr1、および抵抗R1で構成され、C
NT信号がハイのときに、抵抗R1を流れる電流で決ま
る定電流がトランジスタTr1に流れる。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the booster circuit shown in FIG. 1, in which a configuration example of a constant current circuit and a differential pulse generation circuit is illustrated. The switching instruction signal is indicated by "CNT signal" in the figure, and when this signal is high, the switching transistor is turned on, and when it is low, it is turned off. The constant current circuit is
Transistors Tr5 to 8 forming a current mirror circuit
And a transistor Tr1 and a resistor R1,
When the NT signal is high, a constant current determined by the current flowing through the resistor R1 flows through the transistor Tr1.

【0025】一方、微分パルス発生回路は、CNT信号
で制御されるトランジスタTr4、このトランジスタの
コレクタをプルアップする抵抗R2、同コレクタに一端
が接続されるコンデンサC1、その他端に負極が接続さ
れ、正極が接地されるダイオードD2で構成される。ト
ランジスタTr2のベースはダイオードD2の負極に接
続される。おおまかな動作を考える場合、CNT信号が
ローであればトランジスタTr4がオフし、図中のV1
とV2がハイとなり、トランジスタTr2がオンしてス
イッチングトランジスタTr3のオフが加速される。
On the other hand, in the differential pulse generation circuit, a transistor Tr4 controlled by a CNT signal, a resistor R2 pulling up the collector of this transistor, a capacitor C1 having one end connected to the collector, and a negative electrode connected to the other end, It is composed of a diode D2 whose positive electrode is grounded. The base of the transistor Tr2 is connected to the negative electrode of the diode D2. Considering the rough operation, if the CNT signal is low, the transistor Tr4 turns off, and V1 in the figure
And V2 become high, the transistor Tr2 is turned on, and the switching transistor Tr3 is accelerated to be turned off.

【0026】図3はCNT信号の変化に伴う昇圧回路主
要部の電圧または電流波形図である。同図のV1は図2
のトランジスタTr4のコレクタ電圧、V2はトランジ
スタTr2のベース電圧、V3はスイッチングトランジ
スタTr3のベース電圧であり、i2、i3はそれぞれ
はトランジスタTr2、Tr3のベースに流れ込む電流
を示す。同図では、CNT信号のハイ期間とロー期間を
等しく設定しており、この場合、式2よりVoutは2
Vccとなる。まず、電圧V1〜3を中心に説明する。
FIG. 3 is a voltage or current waveform diagram of the main part of the booster circuit accompanying a change in the CNT signal. V1 in FIG. 2 is shown in FIG.
Is a collector voltage of the transistor Tr4, V2 is a base voltage of the transistor Tr2, V3 is a base voltage of the switching transistor Tr3, and i2 and i3 respectively represent currents flowing into the bases of the transistors Tr2 and Tr3. In the figure, the high period and the low period of the CNT signal are set to be equal, and in this case, Vout is 2 from Equation 2.
It becomes Vcc. First, the description will focus on the voltages V1 to V3.

【0027】同図の時刻t1において、CNT信号がハ
イロー変化を起こすと、トランジスタTr5がオフし、
トランジスタTr1もオフする。またt1では、トラン
ジスタTr4がオフし、V1は抵抗R2とコンデンサC
1で決まる時定数に従って徐々に上昇する。V2はV1
の変化に対して微分的に反応するため、t1で急激に上
昇する。この回路構成では、V2は0Vで止まる理由が
ないため、0Vよりも上がるものの、トランジスタTr
2のVBEにより、0.7Vで止まる。V2の上昇によっ
てトランジスタTr2がオンし、V3が降下するため、
スイッチングトランジスタTr3がオフする。
At time t1 in the figure, when the CNT signal changes to high or low, the transistor Tr5 turns off,
The transistor Tr1 is also turned off. At t1, the transistor Tr4 is turned off, and V1 is the resistor R2 and the capacitor C.
It gradually increases according to the time constant determined by 1. V2 is V1
Since it reacts differentially with respect to the change of, it rapidly rises at t1. In this circuit configuration, V2 rises above 0V because there is no reason to stop at 0V, but transistor Tr
With V BE of 2, it stops at 0.7V. The rise of V2 turns on the transistor Tr2 and the fall of V3.
The switching transistor Tr3 is turned off.

【0028】つづいて時刻t2においてCNT信号がハ
イになると、トランジスタTr4がオンし、V1が急激
にローに落ちる。この変化に呼応してV2も降下する。
V2は接地電圧0Vで止まる理由がないため0Vよりも
下がるが、ダイオードD2の存在により、−0.7Vで
止まる。V2の降下によってトランジスタTr2がオフ
し、V3がハイになる。これでスイッチングトランジス
タTr3がオンする。以降、t3から先も同じ動作の繰
り返しである。
Subsequently, when the CNT signal becomes high at time t2, the transistor Tr4 is turned on and V1 suddenly drops to low. In response to this change, V2 also drops.
V2 drops below 0V because there is no reason to stop at ground voltage 0V, but it stops at -0.7V due to the presence of diode D2. The drop in V2 turns off the transistor Tr2, and V3 goes high. This turns on the switching transistor Tr3. After that, the same operation is repeated from t3 onward.

【0029】電流i2、i3を考える。まずt1におい
てV2が上昇するため、i2が急激にトランジスタTr
2のベースに流れ込む。このためトランジスタTr2が
瞬間的にオンし、スイッチングトランジスタTr3のベ
ースから急激に電荷を引き抜く。これは、同図のi3が
瞬間的に大きな負の値をとることで示される。こうして
スイッチングトランジスタTr3のオフが高速化され、
非飽和領域に留まる時間が短縮される。
Consider the currents i2 and i3. First, at t1, V2 rises, so that i2 rapidly increases in the transistor Tr.
Pour into the base of 2. Therefore, the transistor Tr2 is momentarily turned on, and the electric charge is rapidly extracted from the base of the switching transistor Tr3. This is indicated by the fact that i3 in the figure instantaneously takes a large negative value. Thus, the switching transistor Tr3 is turned off faster,
The time to stay in the unsaturated region is shortened.

【0030】つづいてt2に至ったとき、トランジスタ
Tr1はオンに切り替わる。しかしi2がt1のときと
は逆方向に微分パルスとして流れるため、トランジスタ
Tr2が高速にオフし、トランジスタTr1、Tr2が
ともにオン状態の間電源から接地に貫通する電流が最小
限に抑えられる。
Then, when t2 is reached, the transistor Tr1 is turned on. However, since i2 flows as a differential pulse in the direction opposite to that at the time of t1, the transistor Tr2 is turned off at high speed, and the current penetrating from the power supply to the ground is minimized while both transistors Tr1 and Tr2 are on.

【0031】なお、CNT信号がハイの間はトランジス
タTr1がオンして定電流が流れ、一方トランジスタT
r2はオフしているため、i3が定電流となる。このた
め、変換回路500側に供給される電流が既知となり、
変換動作の安定化および回路の設計に好都合となる。
While the CNT signal is high, the transistor Tr1 is turned on and a constant current flows, while the transistor T1 is turned on.
Since r2 is off, i3 becomes a constant current. Therefore, the current supplied to the conversion circuit 500 side becomes known,
This is convenient for stabilizing the conversion operation and designing the circuit.

【0032】以上が本実施形態の構成および動作であ
る。なお、本実施形態については、定電流回路や微分パ
ルス発生回路の構成に相当の自由度がある点には注意す
べきである。また、本実施形態の昇圧回路は、その全部
または一部をICの全部または一部として集積すること
も可能である。IC化の例として、図2の制御回路40
0のうち、抵抗とコンデンサを除く部分を集積し、抵抗
とコンデンサは外付けとする方法がある。この方法をと
れば、設計に応じて抵抗とコンデンサを選択することが
でき、好都合である。
The above is the configuration and operation of the present embodiment. It should be noted that the present embodiment has a considerable degree of freedom in the configuration of the constant current circuit and the differential pulse generation circuit. In addition, the booster circuit of this embodiment can be integrated in whole or in part as an IC in whole or in part. As an example of an IC, the control circuit 40 shown in FIG.
There is a method in which the part of 0 except the resistor and the capacitor is integrated and the resistor and the capacitor are externally attached. This method is convenient because the resistor and the capacitor can be selected according to the design.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の昇圧回路の制御回路では、定電
流オン型トランジスタと微分パルスオン型トランジスタ
を従来一般的なものと逆に配置したため、変換回路側に
PNPトランジスタを用いる必要がなくなる。このた
め、このトランジスタで消費される電力が節約でき、電
源効率が向上する。また、一般に部品サイズの大きなP
NPトランジスタが削除できることにより、通常はPN
Pトランジスタの製造を得意としない半導体製造技術上
も利益がある。
In the control circuit of the booster circuit according to the present invention, the constant current on-type transistor and the differential pulse on-type transistor are arranged in the opposite manner to the conventional one, so that it is not necessary to use the PNP transistor on the conversion circuit side. Therefore, the power consumed by this transistor can be saved and the power supply efficiency is improved. In addition, P, which generally has a large component size,
Since the NP transistor can be deleted, it is normally PN
There is also an advantage in semiconductor manufacturing technology, which is not good at manufacturing P-transistors.

【0034】一方、本発明の昇圧回路は上記制御回路を
利用するものであり、電源効率、部品点数、集積性の諸
点で有利な回路を提供することができる。このため、各
種電子機器、特に携帯型のビデオカメラ、パーソナルコ
ンピュータ、オーディオ機器、表示機器等のDC/DC
コンバータやAC/DCコンバータ等、各種昇圧回路に
利用することができる。
On the other hand, the booster circuit of the present invention uses the control circuit described above, and can provide a circuit advantageous in terms of power supply efficiency, the number of parts, and integration. Therefore, various electronic devices, particularly DC / DC for portable video cameras, personal computers, audio devices, display devices, etc.
It can be used for various boosting circuits such as converters and AC / DC converters.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施形態に係る昇圧回路の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a booster circuit according to an embodiment.

【図2】 図1の昇圧回路の詳細な構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the booster circuit of FIG.

【図3】 CNT信号の変化に伴う昇圧回路主要部の電
圧または電流波形図である。
FIG. 3 is a voltage or current waveform diagram of a main part of a booster circuit according to a change in a CNT signal.

【図4】 従来の降圧回路の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional step-down circuit.

【図5】 従来の昇圧回路の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a conventional booster circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Tr1,2,4〜8 トランジスタ、Tr3 スイッチ
ングトランジスタ、C1 コンデンサ、C2 電解コン
デンサ、L1 コイル、D1,2 ダイオード、R1,
2 抵抗、400 制御回路、500 変換回路。
Tr1, 2, 4-8 transistors, Tr3 switching transistors, C1 capacitors, C2 electrolytic capacitors, L1 coils, D1, 2 diodes, R1,
2 resistors, 400 control circuit, 500 conversion circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 NPN型のスイッチングトランジスタが
オンのときにインダクタンス素子にエネルギーを蓄え、
オフのときにこのエネルギーを入力電圧に重畳して出力
側に取り出す昇圧回路を制御する回路であって、 スイッチングトランジスタのオン、オフを指示する指示
信号がオンを指示するときにのみオンして定電流を流す
NPN型の第一トランジスタと、 前記指示信号がオフを指示するときにのみ過渡的にオン
するNPN型の第二トランジスタと、 を含み、第一トランジスタのエミッタを第二トランジス
タのコレクタに接続してこれらのトランジスタをこの順
に電源と接地の間に配置し、第一トランジスタのエミッ
タを直接スイッチングトランジスタのベースに接続して
なる制御回路。
1. When the NPN type switching transistor is on, energy is stored in the inductance element,
A circuit that controls the booster circuit that superimposes this energy on the input voltage when it is off and takes it out to the output side.It is turned on only when the instruction signal that instructs the switching transistor to turn on or off turns on. An NPN type first transistor that allows a current to flow, and an NPN type second transistor that is turned on transiently only when the instruction signal indicates an off state, the emitter of the first transistor being a collector of the second transistor. A control circuit that is connected and these transistors are arranged in this order between the power supply and ground, and the emitter of the first transistor is directly connected to the base of the switching transistor.
【請求項2】 コレクタが接地されたNPN型のスイッ
チングトランジスタと、 スイッチングトランジスタのオン、オフを指示する指示
信号がオンを指示するときにのみオンして定電流を流す
NPN型の第一トランジスタと、 コレクタが第一トランジスタのエミッタおよびスイッチ
ングトランジスタのベースに接続され、前記指示信号が
オフを指示するときにのみ過渡的にオンするNPN型の
第二トランジスタと、 一端がスイッチングトランジスタのコレクタに接続さ
れ、他端が電源に接続されるインダクタンス素子と、 正極がスイッチングトランジスタのコレクタに接続され
るダイオードと、 一端が前記ダイオードの負極に接続され、他端が接地さ
れるコンデンサと、 を含み、電源電圧を昇圧し、これを前記ダイオードの負
極にて取り出すことを特徴とする昇圧回路。
2. An NPN type switching transistor having a collector grounded, and an NPN type first transistor which turns on a constant current only when an instruction signal for instructing on / off of the switching transistor indicates on. A collector is connected to the emitter of the first transistor and a base of the switching transistor, and an NPN type second transistor that is turned on transiently only when the instruction signal indicates off, and one end is connected to the collector of the switching transistor A power supply voltage including an inductance element whose other end is connected to a power supply, a diode whose positive electrode is connected to the collector of the switching transistor, and a capacitor whose one end is connected to the negative electrode of the diode and whose other end is grounded. Is boosted, and this is taken out at the negative electrode of the diode. Booster circuit characterized by:
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